(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-20
(45)【発行日】2024-02-29
(54)【発明の名称】培養容器支持装置
(51)【国際特許分類】
C12M 1/00 20060101AFI20240221BHJP
【ＦＩ】
C12M1/00 C
【請求項の数】
3
(21)【出願番号】P 2019135011
(22)【出願日】2019-07-23
(65)【公開番号】P2021016362
(43)【公開日】2021-02-15
【審査請求日】2022-06-30
(73)【特許権者】
【識別番号】000253019
【氏名又は名称】澁谷工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100156199
【弁理士】
【氏名又は名称】神崎 真
(72)【発明者】
【氏名】米田 健二
(72)【発明者】
【氏名】出口 直也
(72)【発明者】
【氏名】西村 典朗
【審査官】西澤 龍彦
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１０－０９９０１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－３０２４１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／２０８７５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０００－２３０９９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１３１９３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭６１－１０９１１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ１２Ｍ
Ｂ６５Ｇ
Ｆ１５Ｂ
Ｇ０１Ｎ
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
培養容器を支持して水平移動させる培養容器支持装置であって、水平に配置されたＸ軸案内ロッドと、当該Ｘ軸案内ロッドと直交して水平に配置されたＹ軸案内ロッドと、上記Ｘ軸案内ロッドを直交する水平なＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、上記Ｙ軸案内ロッドを直交する水平なＸ軸に沿って移動させるＸ軸移動機構と、上記Ｘ軸案内ロッドとＹ軸案内ロッドの交差箇所に設けられ、上記Ｙ軸移動機構による上記Ｘ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｙ軸案内ロッドに案内されて移動するとともに、上記Ｘ軸移動機構による上記Ｙ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｘ軸案内ロッドに案内されて移動する受動部材と、当該受動部材に設けられて上記培養容器を支持する支持部材と、当該支持部材を傾斜させる傾斜駆動機構とを備え、
上記Ｙ軸移動機構およびＸ軸移動機構と上記傾斜駆動機構とが制御装置により作動を制御されることによって、上記支持部材に支持された培養容器を、傾斜させるとともに水平移動させることを特徴とする培養容器支持装置。
【請求項2】
上記Ｘ軸案内ロッドおよびＹ軸案内ロッドは、いずれも２本の平行な案内ロッドから構成され、上記受動部材は、各２本の案内ロッドが交差する交差箇所で、各々の２本の案内ロッド間に介在されるとともに、いずれか一方の２本の案内ロッドに支持されることを特徴とする請求項１に記載の培養容器支持装置。
【請求項3】
上記支持部材は、上記傾斜駆動機構により上記水平なＹ軸もしくはＸ軸と平行な支軸を支点として傾斜され、上記制御装置は、上記支持部材に支持された培養容器を傾斜させた状態で、上記支軸と直交する方向に水平移動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の培養容器支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、細胞を培養するための培養容器を支持する培養容器支持装置に関し、より詳しくは、支持した培養容器を水平方向に移動させるとともに傾斜させることのできる、培養容器支持装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年の再生医療における細胞培養では、効率的かつ無菌的に操作を行うために自動化装置が開発されている。そして、細胞を培養するために必要な操作においては、細胞懸濁液や培養液など様々な液体を培養容器に対して注入し吸引する操作が必要となる。特に培養容器が複数のウェルを形成したウェルプレートの場合には、順次各ウェルに対して液体を注入または吸引するために、ウェルプレートに対してノズルを移動させる装置が必要となる。
そこで、上述した操作をロボットにより自動化した装置が提案されている（例えば特許文献１）。この特許文献１の装置においては、３軸直交座標型ロボットにノズルを支持させて、ウェルプレートの各ウェルに対して液体の注入や吸引を行うようになっている。また、ウェルプレートは、受台に水平に支持された状態で、傾斜させることができるようになっている。
そこで、上述した操作をロボットにより自動化した装置が提案されている（例えば特許文献１）。この特許文献１の装置においては、３軸直交座標型ロボットにノズルを支持させて、ウェルプレートの各ウェルに対して液体の注入や吸引を行うようになっている。また、ウェルプレートは、受台に水平に支持された状態で、傾斜させることができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特許第３４１３４１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、上述した３軸直交座標型ロボットのような複雑な機械構造体を備えた装置においては、装置が大型化するとともに、培養容器の上方でロボットが動作するため、摺動箇所から発生する粉塵や磨耗粉等の異物が培養容器に混入するという問題がある。また、無菌性を維持するためには定期的もしくは必要に応じて除染を行う必要があるため、３軸直交座標型ロボットが除染剤に耐性を有し除染可能であることが要求され、また、形状が複雑で除染に長時間を要するという問題がある。さらには、３軸直交座標型ロボットによる動作は、人間が行う動作を置き換えたものであり、処理能力の向上には限界があるという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
上述した事情に鑑み、請求項１に係る本発明は、培養容器を支持して水平移動させる培養容器支持装置であって、
水平に配置されたＸ軸案内ロッドと、当該Ｘ軸案内ロッドと直交して水平に配置されたＹ軸案内ロッドと、上記Ｘ軸案内ロッドを直交する水平なＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、上記Ｙ軸案内ロッドを直交する水平なＸ軸に沿って移動させるＸ軸移動機構と、上記Ｘ軸案内ロッドとＹ軸案内ロッドの交差箇所に設けられ、上記Ｙ軸移動機構による上記Ｘ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｙ軸案内ロッドに案内されて移動するとともに、上記Ｘ軸移動機構による上記Ｙ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｘ軸案内ロッドに案内されて移動する受動部材と、当該受動部材に設けられて上記培養容器を支持する支持部材と、当該支持部材を傾斜させる傾斜駆動機構とを備え、
上記Ｙ軸移動機構およびＸ軸移動機構と上記傾斜駆動機構とが制御装置により作動を制御されることによって、上記支持部材に支持された培養容器を、傾斜させるとともに水平移動させることを特徴とするものである。
水平に配置されたＸ軸案内ロッドと、当該Ｘ軸案内ロッドと直交して水平に配置されたＹ軸案内ロッドと、上記Ｘ軸案内ロッドを直交する水平なＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構と、上記Ｙ軸案内ロッドを直交する水平なＸ軸に沿って移動させるＸ軸移動機構と、上記Ｘ軸案内ロッドとＹ軸案内ロッドの交差箇所に設けられ、上記Ｙ軸移動機構による上記Ｘ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｙ軸案内ロッドに案内されて移動するとともに、上記Ｘ軸移動機構による上記Ｙ軸案内ロッドの移動に伴い上記Ｘ軸案内ロッドに案内されて移動する受動部材と、当該受動部材に設けられて上記培養容器を支持する支持部材と、当該支持部材を傾斜させる傾斜駆動機構とを備え、
上記Ｙ軸移動機構およびＸ軸移動機構と上記傾斜駆動機構とが制御装置により作動を制御されることによって、上記支持部材に支持された培養容器を、傾斜させるとともに水平移動させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0006】
このような構成によれば、小型であり構成が簡単で除染も容易であって無菌環境下での使用に最適な、培養容器を水平移動させる培養容器支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】本発明に係る培養容器支持装置を備えた細胞処理装置の断面図。
【図2】本発明に係る培養容器支持装置の移動機構部を示す平面図。
【図4】本発明に係る培養容器支持装置の容器支持部を示す部分断面図。
【図5】本発明に係る培養容器支持装置を備えた細胞処理装置による培養に要する操作を説明する説明図。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図示実施例について本発明を説明すると、図１において細胞処理装置１は、アイソレータ２内に設けた無菌作業室２Ａに、培養容器としてのウェルプレート３を支持する培養容器支持装置４と、液体処理装置としてノズル５を保持した分注装置６とを備えて構成されている。
上記アイソレータ２の内部空間は、水平なベーステーブル２Ｂにより上下に分割されており、ベーステーブル２Ｂの上方側を上記無菌作業室２Ａとし、下方側を機械室２Ｃとしている。当該機械室２Ｃには、上記培養容器支持装置４や分注装置６の駆動部の他、細胞処理装置１の作動を制御する制御装置７が収納されている。また、上記無菌作業室２Ａの上部には空気清浄化装置８が配置されて、無菌作業室２Ａに上方から清浄な空気を供給するようになっている。
上記アイソレータ２の内部空間は、水平なベーステーブル２Ｂにより上下に分割されており、ベーステーブル２Ｂの上方側を上記無菌作業室２Ａとし、下方側を機械室２Ｃとしている。当該機械室２Ｃには、上記培養容器支持装置４や分注装置６の駆動部の他、細胞処理装置１の作動を制御する制御装置７が収納されている。また、上記無菌作業室２Ａの上部には空気清浄化装置８が配置されて、無菌作業室２Ａに上方から清浄な空気を供給するようになっている。
【0009】
上記培養容器支持装置４は、ウェルプレート３を支持する容器支持部４Ａを上部に備えるとともに、当該容器支持部４Ａを水平なＸ軸方向とこれと直交する水平なＹ軸方向およびこれらの合成方向に移動させる移動機構部４Ｂを下部に備えて構成されている。
また、本実施例において上記培養容器支持装置４に支持されるウェルプレート３は、図４に示すように、３個のウェル３Ａを２列に整列させた合計６個のウェル３Ａが形成されており、各ウェル３Ａは同じ寸法の円形開口を有する容積の同じ凹部であって、底部は平坦面となっている。このようなウェルプレート３において、各ウェル３Ａに細胞を収容して培養を行う。
なお、容器支持部４Ａには、複数のウェルプレート３を並列させて支持するようにしても良く、さらには、培養容器としてはウェルプレート３以外のシャーレやフラスコ等を支持させても良いし、これら異なる種類の培養容器を並列させて支持させるようにしても良い。また、培養容器と培養容器以外の容器を並列させて支持させることもできる。
また、本実施例において上記培養容器支持装置４に支持されるウェルプレート３は、図４に示すように、３個のウェル３Ａを２列に整列させた合計６個のウェル３Ａが形成されており、各ウェル３Ａは同じ寸法の円形開口を有する容積の同じ凹部であって、底部は平坦面となっている。このようなウェルプレート３において、各ウェル３Ａに細胞を収容して培養を行う。
なお、容器支持部４Ａには、複数のウェルプレート３を並列させて支持するようにしても良く、さらには、培養容器としてはウェルプレート３以外のシャーレやフラスコ等を支持させても良いし、これら異なる種類の培養容器を並列させて支持させるようにしても良い。また、培養容器と培養容器以外の容器を並列させて支持させることもできる。
【0010】
上記分注装置６は、ノズル５を昇降させる昇降機構９を備えており、ノズル５は昇降機構９の昇降部材９Ａに鉛直下方に向けて保持されている。また、ベーステーブル２Ｂの下方の機械室２Ｃには、昇降機構９の駆動用のサーボモータ９Ｂが配置されているとともに、給排気装置１０が設置されており、チューブ１０Ａを介してノズル５に接続されている。分注装置６においてノズル５はピペットであり、給排気装置１０の排気作用によりノズル５から気体を引き込んで液体を吸引させるとともに、給気作用によりノズル５に気体を供給して液体を吐出させるようになっている。
このように構成される分注装置６においては、昇降機構９を作動させてノズル５を下降させ、下方に位置するウェルプレート３のウェル３Ａに挿入するとともに、給排気装置１０の作動により、ウェル３Ａに収容されている液体をノズル５に吸引して保持し、また、ノズル５に保持した液体を吐出させてウェル３Ａに注入することで、液体を撹拌させるピペッティングを実行できる。また、容器支持部４Ａに同時に支持させた図示しない他の容器に収容された液体を、ノズル５に吸引して保持し、容器支持部４Ａを移動機構部４Ｂにより水平移動させて、ウェルプレート３の複数のウェル３Ａに順次注入する分注を行うことができる。
このように構成される分注装置６においては、昇降機構９を作動させてノズル５を下降させ、下方に位置するウェルプレート３のウェル３Ａに挿入するとともに、給排気装置１０の作動により、ウェル３Ａに収容されている液体をノズル５に吸引して保持し、また、ノズル５に保持した液体を吐出させてウェル３Ａに注入することで、液体を撹拌させるピペッティングを実行できる。また、容器支持部４Ａに同時に支持させた図示しない他の容器に収容された液体を、ノズル５に吸引して保持し、容器支持部４Ａを移動機構部４Ｂにより水平移動させて、ウェルプレート３の複数のウェル３Ａに順次注入する分注を行うことができる。
【0011】
図２は、培養容器支持装置４の移動機構部４Ｂを示す平面図であり、図３は図２のＩＩＩ―ＩＩＩ線に沿う断面図である。
上記ウェルプレート３を支持する容器支持部４Ａを水平移動させる移動機構部４Ｂは、所定間隔で平行かつ水平に配置された２本の案内ロッド１１、１１から構成されるＸ軸案内ロッド１２と、当該Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と直交し、所定間隔で平行かつ水平に配置された２本の案内ロッド１３、１３から構成されるＹ軸案内ロッド１４と、上記Ｘ軸案内ロッド１２を案内ロッド１１、１１の長手方向と直交する水平なＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構１５と、上記Ｙ軸案内ロッド１４を案内ロッド１３、１３の長手方向と直交する水平なＸ軸に沿って移動させるＸ軸移動機構１６と、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３が交差する交差箇所に設けられた受動部材１７とを備えて構成され、上記Ｙ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６により上記受動部材１７が水平移動されるようになっており、当該受動部材１７に上記容器支持部４Ａを設けることで、培養容器支持装置４が構成されている。
上記ウェルプレート３を支持する容器支持部４Ａを水平移動させる移動機構部４Ｂは、所定間隔で平行かつ水平に配置された２本の案内ロッド１１、１１から構成されるＸ軸案内ロッド１２と、当該Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と直交し、所定間隔で平行かつ水平に配置された２本の案内ロッド１３、１３から構成されるＹ軸案内ロッド１４と、上記Ｘ軸案内ロッド１２を案内ロッド１１、１１の長手方向と直交する水平なＹ軸に沿って移動させるＹ軸移動機構１５と、上記Ｙ軸案内ロッド１４を案内ロッド１３、１３の長手方向と直交する水平なＸ軸に沿って移動させるＸ軸移動機構１６と、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３が交差する交差箇所に設けられた受動部材１７とを備えて構成され、上記Ｙ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６により上記受動部材１７が水平移動されるようになっており、当該受動部材１７に上記容器支持部４Ａを設けることで、培養容器支持装置４が構成されている。
【0012】
上記Ｘ軸案内ロッド１２は、各案内ロッド１１、１１の一端を板状の固定部材１２Ａに固定するとともに、他端を同じく板状の固定部材１２Ｂに固定して構成し、これら固定部材１２Ａ、１２Ｂは対向して配置され、対をなす案内ロッド１１、１１は長さが等しく、一定の間隔で平行かつ同じ高さで水平に維持されている。同様に上記Ｙ軸案内ロッド１４についても、各案内ロッド１３、１３の一端を板状の固定部材１４Ａに固定するとともに、他端を同じく板状の固定部材１４Ｂに固定して構成し、これら固定部材１４Ａ、１４Ｂは対向して配置され、対をなす案内ロッド１３、１３は長さが等しく、一定の間隔で平行かつ同じ高さで水平に維持されている。
なお、本実施例においては、案内ロッド１１、１１の間隔と案内ロッド１３、１３の間隔は等しく、長さは案内ロッド１１、１１の方が長くなっている。
なお、本実施例においては、案内ロッド１１、１１の間隔と案内ロッド１３、１３の間隔は等しく、長さは案内ロッド１１、１１の方が長くなっている。
【0013】
上記Ｘ軸案内ロッド１２とＹ軸案内ロッド１４は、無菌作業室２Ａ内のベーステーブル２Ｂ上に立設させた４本の支柱１８により、四隅を支持される矩形の枠として形成された枠状支持部材１９に水平移動可能に支持されている。
上記枠状支持部材１９は、枠の四辺のうちＸ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と直交して対向する一対の辺を、Ｘ軸案内ロッド１２を支持するＸ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂとし、Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３と直交して対向する一対の辺を、Ｙ軸案内ロッド１４を支持するＹ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄとしており、本実施例においては、Ｘ軸支持辺１９Ａ、１９ＢよりもＹ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの方が、長く形成されている。
これらＸ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂ、Ｙ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの上面は水平面として形成され、Ｘ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂの上面には、Ｘ軸案内ロッド１２を案内ロッド１１、１１と直交する水平なＹ軸に沿って案内するＹ軸レール２０Ａ、２０Ｂが設けられている。また、Ｙ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの上面には、Ｙ軸案内ロッド１４を案内ロッド１３、１３と直交する水平なＸ軸に沿って案内するＸ軸レール２０Ｃ、２０Ｄが設けられている。
上記枠状支持部材１９は、枠の四辺のうちＸ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１と直交して対向する一対の辺を、Ｘ軸案内ロッド１２を支持するＸ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂとし、Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３と直交して対向する一対の辺を、Ｙ軸案内ロッド１４を支持するＹ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄとしており、本実施例においては、Ｘ軸支持辺１９Ａ、１９ＢよりもＹ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの方が、長く形成されている。
これらＸ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂ、Ｙ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの上面は水平面として形成され、Ｘ軸支持辺１９Ａ、１９Ｂの上面には、Ｘ軸案内ロッド１２を案内ロッド１１、１１と直交する水平なＹ軸に沿って案内するＹ軸レール２０Ａ、２０Ｂが設けられている。また、Ｙ軸支持辺１９Ｃ、１９Ｄの上面には、Ｙ軸案内ロッド１４を案内ロッド１３、１３と直交する水平なＸ軸に沿って案内するＸ軸レール２０Ｃ、２０Ｄが設けられている。
【0014】
上記Ｘ軸案内ロッド１２の固定部材１２Ａ、１２Ｂおよび上記Ｙ軸案内ロッド１４の固定部材１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ上記枠状支持部材１９の枠の外側に位置しており、固定部材１２Ａ、１２Ｂの各対向面には、Ｙ軸レール２０Ａ、２０Ｂによって案内されるスライド部材２１Ａ、２１Ｂが設けられ、固定部材１４Ａ、１４Ｂの各対向面には、Ｘ軸レール２０Ｃ、２０Ｄによって案内されるスライド部材２１Ｃ、２１Ｄが設けられている。これにより上記Ｘ軸案内ロッド１２は、水平なＹ軸に沿って移動自在となっており、上記Ｙ軸案内ロッド１４は、水平なＸ軸に沿って移動自在となっている。
なお、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１は、固定部材１２Ａ、１２Ｂにより同じ高さで平行に配置させている。また、上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３についても、同様に固定部材１４Ａ、１４Ｂにより同じ高さで平行に配置しているが、図３に示すように本実施例では、上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３は、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１よりも高い位置において、各案内ロッド１１、１１に直交させており、上記Ｙ軸案内ロッド１４におけるスライド部材２１Ｃ、２１Ｄに対する各案内ロッド１３、１３の高さが、上記Ｘ軸案内ロッド１２におけるスライド部材２１Ａ、２１Ｂに対する各案内ロッド１１、１１の高さよりも高くなるよう、固定部材１２Ａ、１２Ｂおよび固定部材１４Ａ、１４Ｂに対する取り付け位置が設定されている。
なお、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１は、固定部材１２Ａ、１２Ｂにより同じ高さで平行に配置させている。また、上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３についても、同様に固定部材１４Ａ、１４Ｂにより同じ高さで平行に配置しているが、図３に示すように本実施例では、上記Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３は、上記Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１よりも高い位置において、各案内ロッド１１、１１に直交させており、上記Ｙ軸案内ロッド１４におけるスライド部材２１Ｃ、２１Ｄに対する各案内ロッド１３、１３の高さが、上記Ｘ軸案内ロッド１２におけるスライド部材２１Ａ、２１Ｂに対する各案内ロッド１１、１１の高さよりも高くなるよう、固定部材１２Ａ、１２Ｂおよび固定部材１４Ａ、１４Ｂに対する取り付け位置が設定されている。
【0015】
上記Ｘ軸案内ロッド１２と上記Ｙ軸案内ロッド１４の交差箇所となる、各案内ロッド１１、１１間と各案内ロッド１３、１３間に介在させて受動部材１７を設けている。
受動部材１７は、角に丸みを付けた正四角柱として形成された胴体部１７Ａと、胴体部１７Ａの上部において胴体部１７Ａの断面に対して四辺を均等に張り出して形成した、上面が胴体部１７Ａの断面よりも大きな正方形のステージ部１７Ｂから構成されている。胴体部１７Ａは各案内ロッド１１、１１の間と各案内ロッド１３、１３の間に、ほぼ隙間なく収まるように形成されており、ステージ部１７Ｂは上面に容器支持部４Ａを取り付け可能で、張り出した下面は、各案内ロッド１１、１１の上方に位置している各案内ロッド１３、１３に係合し、各案内ロッド１３、１３上に載置されて受動部材１７が支持されるようになっている。
このような受動部材１７によれば、上記Ｘ軸案内ロッド１２がＹ軸に沿って移動すると、受動部材１７は胴体部１７Ａがいずれかの案内ロッド１１に押され、Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３に案内されて、Ｙ軸の前後方向に移動され、また、上記Ｙ軸案内ロッド１４がＸ軸に沿って移動すると、胴体部１７Ａがいずれかの案内ロッド１３に押され、Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１に案内されて、Ｘ軸の前後方向に移動されるようになっている。そして、Ｘ軸案内ロッド１２とＹ軸案内ロッド１４が同時に移動することで、それらの移動が合成した方向へ受動部材１７を移動させることができ、直線的のみならず曲線的な軌跡で受動部材１７を移動させることが可能である。
なお、本実施例においては、案内ロッド１１、１３をステンレスで構成しており、受動部材１７は摺動性や耐摩耗性、耐薬品性を備えた、エンジニアリングプラスチックとしての樹脂材料により構成して、滑らかでスムーズに移動するとともに、粉塵や磨耗粉等の異物を発生させず、除染も可能となっている。
受動部材１７は、角に丸みを付けた正四角柱として形成された胴体部１７Ａと、胴体部１７Ａの上部において胴体部１７Ａの断面に対して四辺を均等に張り出して形成した、上面が胴体部１７Ａの断面よりも大きな正方形のステージ部１７Ｂから構成されている。胴体部１７Ａは各案内ロッド１１、１１の間と各案内ロッド１３、１３の間に、ほぼ隙間なく収まるように形成されており、ステージ部１７Ｂは上面に容器支持部４Ａを取り付け可能で、張り出した下面は、各案内ロッド１１、１１の上方に位置している各案内ロッド１３、１３に係合し、各案内ロッド１３、１３上に載置されて受動部材１７が支持されるようになっている。
このような受動部材１７によれば、上記Ｘ軸案内ロッド１２がＹ軸に沿って移動すると、受動部材１７は胴体部１７Ａがいずれかの案内ロッド１１に押され、Ｙ軸案内ロッド１４の各案内ロッド１３、１３に案内されて、Ｙ軸の前後方向に移動され、また、上記Ｙ軸案内ロッド１４がＸ軸に沿って移動すると、胴体部１７Ａがいずれかの案内ロッド１３に押され、Ｘ軸案内ロッド１２の各案内ロッド１１、１１に案内されて、Ｘ軸の前後方向に移動されるようになっている。そして、Ｘ軸案内ロッド１２とＹ軸案内ロッド１４が同時に移動することで、それらの移動が合成した方向へ受動部材１７を移動させることができ、直線的のみならず曲線的な軌跡で受動部材１７を移動させることが可能である。
なお、本実施例においては、案内ロッド１１、１３をステンレスで構成しており、受動部材１７は摺動性や耐摩耗性、耐薬品性を備えた、エンジニアリングプラスチックとしての樹脂材料により構成して、滑らかでスムーズに移動するとともに、粉塵や磨耗粉等の異物を発生させず、除染も可能となっている。
【0016】
上記Ｙ軸移動機構１５として、上記Ｘ軸案内ロッド１２の一方の固定部材１２Ａの下端部には、Ｙ軸レール２０Ａと平行にＹ軸ラック２２が設けられており、当該Ｙ軸ラック２２には、ベーステーブル２Ｂの下方の機械室２Ｃに設けたサーボモータ２３で回転されるピニオンギア２３Ａが噛み合っている。また、上記Ｘ軸移動機構１６として、上記Ｙ軸案内ロッド１４の一方の固定部材１４Ａの下端部には、Ｘ軸レール２０Ｃと平行にＸ軸ラック２４が設けられており、当該Ｘ軸ラック２４には、ベーステーブル２Ｂの下方の機械室２Ｃに設けたサーボモータ２５で回転されるピニオンギア２５Ａが噛み合っている。
これにより、サーボモータ２３を正逆に回転させることにより、Ｘ軸案内ロッド１２を水平なＹ軸に沿ったＹ軸方向前後に進退させることができ、サーボモータ２５を正逆に回転させることにより、Ｙ軸案内ロッド１４を水平なＸ軸に沿ったＸ軸方向前後に進退させることができ、受動部材１７および容器支持部４Ａを水平方向に移動させることが可能である。
なお、Ｙ軸ラック２２、Ｘ軸ラック２４は、図３に示すように、互いに干渉することがないよう、取り付け高さを異ならせており、本実施例では、Ｙ軸ラック２２はＸ軸ラック２４よりも低い位置に配置している。そのため、上記Ｘ軸案内ロッド１２におけるスライド部材２１Ａに対するＹ軸ラック２２の位置は、上記Ｙ軸案内ロッド１４におけるスライド部材２１Ｃに対するＸ軸ラック２４の位置よりも低くなるよう、固定部材１２Ａおよび固定部材１４Ａに対する取り付け位置を設定している。
これにより、サーボモータ２３を正逆に回転させることにより、Ｘ軸案内ロッド１２を水平なＹ軸に沿ったＹ軸方向前後に進退させることができ、サーボモータ２５を正逆に回転させることにより、Ｙ軸案内ロッド１４を水平なＸ軸に沿ったＸ軸方向前後に進退させることができ、受動部材１７および容器支持部４Ａを水平方向に移動させることが可能である。
なお、Ｙ軸ラック２２、Ｘ軸ラック２４は、図３に示すように、互いに干渉することがないよう、取り付け高さを異ならせており、本実施例では、Ｙ軸ラック２２はＸ軸ラック２４よりも低い位置に配置している。そのため、上記Ｘ軸案内ロッド１２におけるスライド部材２１Ａに対するＹ軸ラック２２の位置は、上記Ｙ軸案内ロッド１４におけるスライド部材２１Ｃに対するＸ軸ラック２４の位置よりも低くなるよう、固定部材１２Ａおよび固定部材１４Ａに対する取り付け位置を設定している。
【0017】
図４は、培養容器支持装置４の容器支持部４Ａを示し、（ａ）は水平状態を、（ｂ）は傾斜状態を示している。
容器支持部４Ａは、ウェルプレート３を支持する支持部材２６と、当該支持部材２６を傾斜動可能に設けたベース部材２７と、上記支持部材２６を傾斜させる傾斜駆動機構２８とを備えて構成されており、上記支持部材２６の上面に、ウェルプレート３を嵌め込んで位置決めさせる位置決め部２６Ａが形成されている。
上記支持部材２６には、下面の一端に回動軸部２６Ｂが設けられ、当該回動軸部２６Ｂから両側方に向けて水平な支軸２６Ｂａを突出させており、上記ベース部材２７の上面の一端には、当該支軸２６Ｂａの両端部を回転自在に支持する軸支部２７Ａが設けられ、ベース部材２７の上面に支軸２６Ｂａを軸支することで、上記支軸２６Ｂａを支点として上記支持部材２６が上下に回動可能に設けられている。
なお、上記支軸２６Ｂａは、上記水平なＹ軸もしくはＸ軸と平行に配置しており、本実施例においては、図１に示すように、Ｙ軸案内ロッド１４と直交する水平なＸ軸と平行に配置している。
容器支持部４Ａは、ウェルプレート３を支持する支持部材２６と、当該支持部材２６を傾斜動可能に設けたベース部材２７と、上記支持部材２６を傾斜させる傾斜駆動機構２８とを備えて構成されており、上記支持部材２６の上面に、ウェルプレート３を嵌め込んで位置決めさせる位置決め部２６Ａが形成されている。
上記支持部材２６には、下面の一端に回動軸部２６Ｂが設けられ、当該回動軸部２６Ｂから両側方に向けて水平な支軸２６Ｂａを突出させており、上記ベース部材２７の上面の一端には、当該支軸２６Ｂａの両端部を回転自在に支持する軸支部２７Ａが設けられ、ベース部材２７の上面に支軸２６Ｂａを軸支することで、上記支軸２６Ｂａを支点として上記支持部材２６が上下に回動可能に設けられている。
なお、上記支軸２６Ｂａは、上記水平なＹ軸もしくはＸ軸と平行に配置しており、本実施例においては、図１に示すように、Ｙ軸案内ロッド１４と直交する水平なＸ軸と平行に配置している。
【0018】
上記傾斜駆動機構２８としては、上記支持部材２６の下面における、上記回動軸部２６Ｂを設けた基端とは反対側となる先端寄りに、反対カムを構成する溝カム部材２８Ａが設けられ、当該溝カム部材２８Ａに、上記支軸２６Ｂａと直交する方向に伸びる溝２８Ａａが、上記支持部材２６の先端側に向けて下降するよう形成されている。また、上記ベース部材２７の上面には、反対カムを駆動させるエアシリンダや電動アクチュエータ等の直動式の進退駆動装置２８Ｂを、その進退ロッド２８Ｂａが上記支持部材２６の先端側に向けて水平に前進するよう配置されている。そして、上記進退ロッド２８Ｂａの先端にカムフォロア２８Ｃを設け、当該カムフォロア２８Ｃを上記溝カム部材２８Ａの溝２８Ａａに係合させた状態で往復動させるよう構成している。
このような構成により、図４（ａ）に示す支持部材２６およびウェルプレート３の水平状態から、進退駆動装置２８Ｂにより進退ロッド２８Ｂａを伸長させることで、図４（ｂ）に示すように、カムフォロア２８Ｃが支持部材２６の先端側に向けて前進し、溝カム部材２８Ａは溝２８Ａａの形状に従って上方へ押し上げられる。これに伴い、支持部材２６は上記回動軸部２６Ｂの支軸２６Ｂａを支点として上方へ回動されることで傾斜され、支持しているウェルプレート３が傾斜状態となる。
このような構成により、図４（ａ）に示す支持部材２６およびウェルプレート３の水平状態から、進退駆動装置２８Ｂにより進退ロッド２８Ｂａを伸長させることで、図４（ｂ）に示すように、カムフォロア２８Ｃが支持部材２６の先端側に向けて前進し、溝カム部材２８Ａは溝２８Ａａの形状に従って上方へ押し上げられる。これに伴い、支持部材２６は上記回動軸部２６Ｂの支軸２６Ｂａを支点として上方へ回動されることで傾斜され、支持しているウェルプレート３が傾斜状態となる。
【0019】
以上のように構成された培養容器支持装置４を備える細胞処理装置１によって、培養容器としてウェルプレート３を使用した細胞の培養に要する操作の一例について、図５を用いて説明する。
図５は、培養された細胞を回収する操作について示しており、図５（ａ）は、ウェルプレート３のウェル３Ａの底に接着している細胞Ｃを剥がす操作を示している。
すなわち、図５（ａ）において、ウェル３Ａには培養液Ｆが収容されて底に細胞Ｃが張り付いている。支持部材２６の位置決め部２６Ａによってウェルプレート３を位置決めした状態で、制御装置７の制御によって、分注装置６において昇降機構９の作動によりピペットからなるノズル５を下降させてウェル３Ａ内の培養液Ｆに先端５Ａを水没させるとともに、給排気装置１０の作動によりノズル５で所定量の培養液Ｆの吸引と吐出を繰り返して撹拌する。この際、ノズル５がウェル３Ａの中心を外して位置するように、制御装置７の制御において、駆動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６の作動によりウェルプレート３を位置させ、この位置からウェル３Ａ内でノズル５が相対的に旋回運動するように、Ｙ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６を作動させてウェルプレート３を水平移動させて周回運動させる。これにより、ウェル３Ａの底に接着している細胞Ｃの全領域に対して、培養液Ｆの吸引と吐出が繰り返されて細胞Ｃの剥離が促進される。
図５は、培養された細胞を回収する操作について示しており、図５（ａ）は、ウェルプレート３のウェル３Ａの底に接着している細胞Ｃを剥がす操作を示している。
すなわち、図５（ａ）において、ウェル３Ａには培養液Ｆが収容されて底に細胞Ｃが張り付いている。支持部材２６の位置決め部２６Ａによってウェルプレート３を位置決めした状態で、制御装置７の制御によって、分注装置６において昇降機構９の作動によりピペットからなるノズル５を下降させてウェル３Ａ内の培養液Ｆに先端５Ａを水没させるとともに、給排気装置１０の作動によりノズル５で所定量の培養液Ｆの吸引と吐出を繰り返して撹拌する。この際、ノズル５がウェル３Ａの中心を外して位置するように、制御装置７の制御において、駆動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６の作動によりウェルプレート３を位置させ、この位置からウェル３Ａ内でノズル５が相対的に旋回運動するように、Ｙ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６を作動させてウェルプレート３を水平移動させて周回運動させる。これにより、ウェル３Ａの底に接着している細胞Ｃの全領域に対して、培養液Ｆの吸引と吐出が繰り返されて細胞Ｃの剥離が促進される。
【0020】
図５（ｂ）、（ｃ）は、ウェル３Ａ内で剥離された細胞Ｃを回収する操作を示している。
すなわち、上記図５（ａ）に示した剥離操作により、大部分の細胞Ｃは剥離されて培養液Ｆとともに吸引されて回収されるが、吸引しきれない培養液Ｆおよび細胞Ｃが底に残っている。そこで、図５（ｂ）に示すように、制御装置７の制御において容器支持部４Ａにおける傾斜駆動機構２８を作動させて、支持部材２６を傾斜させてウェルプレート３を傾斜状態とするとともに、この状態で分注装置６において昇降機構９の作動によりノズル５を下降させてウェル３Ａに挿入し、給排気装置１０の作動によりノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引する。この際、制御装置７は、移動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６の作動により、容器支持部４Ａを構成する支持部材２６の回動軸部２６Ｂを設けた基端側となるウェル３Ａの端が、ノズル５の下方に位置するようにウェルプレート３を移動させるとともに、ノズル５の先端５Ａが傾斜したウェル３Ａの底の最も低い箇所に近づくように、ノズル５を底近くまで下降させ、この状態でノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引させる。
そして、本実施例ではさらに図５（ｃ）に示すように、制御装置７の制御においてノズル５を傾斜したウェル３Ａから出ない程度に、昇降機構９の作動により上昇させるとともに、ウェルプレート３をノズル５が現在位置しているウェル３Ａの底の最も低い箇所から、反対側のウェル３Ａの底の最も高い箇所に位置するように、傾斜状態のまま駆動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５もしくはＸ軸移動機構１６を作動させて水平移動させ、この位置関係において、既に吸引して保持している培養液Ｆおよび細胞Ｃを吐出させる。その後、このような最も低い箇所と最も高い箇所をノズル５が相対的に往復移動するように、Ｙ軸移動機構１５もしくはＸ軸移動機構１６を作動させてウェルプレート３を往復動させて、最も低い箇所での吸引と、最も高い箇所での吐出を数回繰り返し、この操作により、なおもウェル３の底に付着している細胞Ｃを洗い流して回収するようにしている。
複数回の吸引と吐出を繰り返した後、再度ノズル５を傾斜したウェル３Ａの最も低い箇所に先端５Ａが位置するように、ウェルプレート３を水平移動させるとともにノズル５を下降させて、ノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引して、培養液Ｆとともに細胞Ｃを回収する。
なお、このようなノズル５の位置に対してウェル３Ａにおける最も低い箇所と最も高い箇所を位置させる、傾斜させたウェルプレート３の水平移動については、支持部材２６の回動軸部２６Ｂの支軸２６Ｂａと直交する方向に水平移動させるものであり、本実施例においては、支軸２６ＢａはＹ軸案内ロッド１４と直交して水平なＸ軸と平行に配置しているため、上記制御装置７は、ウェルプレート３を傾斜させた状態で支持している支持部材２６を、上記支軸２６Ｂａと直交する水平なＹ軸方向に移動させるようになっている。
すなわち、上記図５（ａ）に示した剥離操作により、大部分の細胞Ｃは剥離されて培養液Ｆとともに吸引されて回収されるが、吸引しきれない培養液Ｆおよび細胞Ｃが底に残っている。そこで、図５（ｂ）に示すように、制御装置７の制御において容器支持部４Ａにおける傾斜駆動機構２８を作動させて、支持部材２６を傾斜させてウェルプレート３を傾斜状態とするとともに、この状態で分注装置６において昇降機構９の作動によりノズル５を下降させてウェル３Ａに挿入し、給排気装置１０の作動によりノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引する。この際、制御装置７は、移動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５とＸ軸移動機構１６の作動により、容器支持部４Ａを構成する支持部材２６の回動軸部２６Ｂを設けた基端側となるウェル３Ａの端が、ノズル５の下方に位置するようにウェルプレート３を移動させるとともに、ノズル５の先端５Ａが傾斜したウェル３Ａの底の最も低い箇所に近づくように、ノズル５を底近くまで下降させ、この状態でノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引させる。
そして、本実施例ではさらに図５（ｃ）に示すように、制御装置７の制御においてノズル５を傾斜したウェル３Ａから出ない程度に、昇降機構９の作動により上昇させるとともに、ウェルプレート３をノズル５が現在位置しているウェル３Ａの底の最も低い箇所から、反対側のウェル３Ａの底の最も高い箇所に位置するように、傾斜状態のまま駆動機構部４ＢのＹ軸移動機構１５もしくはＸ軸移動機構１６を作動させて水平移動させ、この位置関係において、既に吸引して保持している培養液Ｆおよび細胞Ｃを吐出させる。その後、このような最も低い箇所と最も高い箇所をノズル５が相対的に往復移動するように、Ｙ軸移動機構１５もしくはＸ軸移動機構１６を作動させてウェルプレート３を往復動させて、最も低い箇所での吸引と、最も高い箇所での吐出を数回繰り返し、この操作により、なおもウェル３の底に付着している細胞Ｃを洗い流して回収するようにしている。
複数回の吸引と吐出を繰り返した後、再度ノズル５を傾斜したウェル３Ａの最も低い箇所に先端５Ａが位置するように、ウェルプレート３を水平移動させるとともにノズル５を下降させて、ノズル５に培養液Ｆおよび細胞Ｃを吸引して、培養液Ｆとともに細胞Ｃを回収する。
なお、このようなノズル５の位置に対してウェル３Ａにおける最も低い箇所と最も高い箇所を位置させる、傾斜させたウェルプレート３の水平移動については、支持部材２６の回動軸部２６Ｂの支軸２６Ｂａと直交する方向に水平移動させるものであり、本実施例においては、支軸２６ＢａはＹ軸案内ロッド１４と直交して水平なＸ軸と平行に配置しているため、上記制御装置７は、ウェルプレート３を傾斜させた状態で支持している支持部材２６を、上記支軸２６Ｂａと直交する水平なＹ軸方向に移動させるようになっている。
【0021】
なお、上述した実施例は、無菌操作室２Ａに液体処理装置として、分注装置６を設けた細胞処理装置１について説明しており、ノズル５としてピペットを用いて、操作例として、吸引と吐出を繰り返すピペッティングにより、細胞Ｃの剥離と回収を行う場合について説明したが、培養液Ｆをボトルなどの容器に収容させて準備し、この容器から培養液Ｆを吸引してノズル５に保持し、制御装置７の制御により移動機構部４Ｂを作動させて、ノズル５の下方に位置させたウェルプレート３やその他の培養容器に吐出して注入する分注操作を行うことも可能であり、さらには、分注装置６に代えて、培養液Ｆや洗浄液などその他の液体を、容器から直接培養容器に送り出すノズル５を備えた送液装置や、ウェルプレート３のウェル３Ａから培養液Ｆや洗浄液などを吸引して回収するノズル５を備えたアスピレータ等の装置を設けた細胞処理装置１にも、本発明の培養容器支持装置４を適用することができる。
本発明における培養容器支持装置４を備えた細胞処理装置１においては、これら液体処理装置におけるノズル５は昇降機構９により昇降動作を行い、水平方向についてはウェルプレート３等の培養容器を水平移動させることにより行っているため、粉塵や磨耗粉等の異物が生じて培養容器に混入することが防止されている。また、培養容器に対するノズル５の移動を、ノズル５の昇降動作と培養容器の水平移動とに分けているため、同時並行的に動作させることが可能で、効率的な動作により細胞を処理することができる。
本発明における培養容器支持装置４を備えた細胞処理装置１においては、これら液体処理装置におけるノズル５は昇降機構９により昇降動作を行い、水平方向についてはウェルプレート３等の培養容器を水平移動させることにより行っているため、粉塵や磨耗粉等の異物が生じて培養容器に混入することが防止されている。また、培養容器に対するノズル５の移動を、ノズル５の昇降動作と培養容器の水平移動とに分けているため、同時並行的に動作させることが可能で、効率的な動作により細胞を処理することができる。
【0022】
さらには、Ｘ軸案内ロッド１２、Ｙ軸案内ロッド１４については、本実施例においては、２本の案内ロッド１１、１１および案内ロッド１３、１３により構成しているが、案内ロッドの本数は２本に限るものではなく、１本や３本であっても良く、例えば、１本のＸ軸案内ロッド１２とＹ軸案内ロッド１４を、高さを異ならせて直交させるようにして受動部材１７に貫通させることで、本実施例と同様に、これらＸ軸案内ロッド１２およびＹ軸案内ロッド１４を移動させて、一方の案内ロッドの移動に伴い他方の案内ロッドに案内されて、受動部材１７を水平移動させることができる。
いずれにおいても、Ｘ軸案内ロッド１２、Ｙ軸案内ロッド１４および枠状支持部材１９からなる、容器支持部４ＡをＸＹ移動させるための構成部分は、大部分が棒状の部材から構成されており、小型で構成が簡単で除染も容易であり、無菌環境下である無菌作業室２Ａでの使用に最適である。
いずれにおいても、Ｘ軸案内ロッド１２、Ｙ軸案内ロッド１４および枠状支持部材１９からなる、容器支持部４ＡをＸＹ移動させるための構成部分は、大部分が棒状の部材から構成されており、小型で構成が簡単で除染も容易であり、無菌環境下である無菌作業室２Ａでの使用に最適である。
【符号の説明】
【0023】
１‥細胞処理装置 ２Ａ‥無菌作業室
３‥ウェルプレート（培養容器） ４‥培養容器支持装置
５‥ノズル ６‥分注装置
７‥制御装置 １２‥Ｘ軸案内ロッド
１４‥Ｙ軸案内ロッド １５‥Ｙ軸移動機構
１６‥Ｘ軸移動機構 １７‥受動部材
２６‥支持部材 ２８‥傾斜駆動機構
３‥ウェルプレート（培養容器） ４‥培養容器支持装置
５‥ノズル ６‥分注装置
７‥制御装置 １２‥Ｘ軸案内ロッド
１４‥Ｙ軸案内ロッド １５‥Ｙ軸移動機構
１６‥Ｘ軸移動機構 １７‥受動部材
２６‥支持部材 ２８‥傾斜駆動機構
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】